高純氖氣是指其純度不低于99.999%,即雜質(zhì)含量小于10x10-6(體積分數(shù))的高純氖氣。工業(yè)上提供的出氣體其雜質(zhì)總量一般都小于100x10-6(體積分數(shù))。因此高純氖氣生產(chǎn),必須將工業(yè)純氖氣通過進一步純化,使雜質(zhì)脫除到10x10-6(體積分數(shù))以下。
工業(yè)純氖主要雜質(zhì)除氦以外,一般都含有微量氮、氧、氫、水分、一氧化碳、二氧化碳和烴類等雜質(zhì),它們可用以下方法脫除。
脫除氮:脫除氮氣時,有時伴隨著氧的脫除,主要用金屬吸氣劑經(jīng)行吸收。常用的金屬吸氣劑有鈣、鈦、鈾和鋯-鋁-16等。 用金屬鈣做吸氣劑時,同時吸收氮和氧,反應(yīng)溫度650~680度,進口氣體的雜質(zhì)濃度相當于40x10-6(體積分數(shù))空氣時,出口雜質(zhì)小于50x10-6(體積分數(shù))【用新鮮鈣時可降至20x10-6體積分數(shù)】。金屬鈣的利用率為50%~60%。 用海綿狀的金屬鈦或鋯-鋁-16做吸氣劑同時吸收氧、氮、氫、水蒸氣、一氧化碳、二氧化碳和烴類等雜質(zhì)。
脫除氧:脫除氧一般用化學(xué)法。常用的脫氧劑有氧化錳或Ag-X分子篩等。氧化錳脫氧劑吸收氧,總反應(yīng)式為:6MnO+3O2→6MnO2 在反應(yīng)溫度為150度,空速為1000h-1,可將體積分數(shù)為0.1%的氧脫除到2x10-6。在常溫下用Ag-X分子篩脫氧。雜質(zhì)氧含量可由44x10-6降至3x10-6。氧化錳與Ag-X分子篩脫氧劑使用后均需用氫氣還原,還原后的脫氧劑可重新使用。
脫氧氫:脫除氫用氧化銅或Pd-X分子篩。氧化銅脫氫,反應(yīng)溫度為350~400度,空速為200h-1氣體中的氫的體積分數(shù)可由1%降至1x10-6,氧化銅吸收氫后需用含氧2%~5%的惰性氣體再生,以便重新使用。 用Pd-X分子篩時,在常溫下可將氖中微量的氫和一氧化碳的體積分數(shù)由11x10-6脫除到 0.1x10-6。
含碳化合物的脫除:含碳化合物主要是碳氧化合物和碳氫化合物,主要為一氧化碳、二氧化碳和甲烷等。如前所述,采用金屬吸氣劑(如鋯-鋁-16)可以在脫氮的同時,一次性脫除一氧化碳、二氧化碳和烴類等雜質(zhì),脫除深度均可以達到1x10-6體積分數(shù)。
低溫吸附:由于氖相當于氧、氮、一氧化碳、二氧化碳和甲烷等雜質(zhì)組成而言,沸點很低,因而,可采用低溫吸附法一次性除去所有這些雜質(zhì)。吸附溫度為液氮溫度,吸附劑可選用細孔硅膠,氧化鋁或分子篩,脫除深度亦可達到1x10-6體積分數(shù)。